JP2011032812A - センタージョイントおよび作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料供給に伴う下部配管と上部配管との接続、分離のための労力、並びに分離忘れによる配管等の破損の虞が無く、また、作動油が燃料に混入する虞も無い構成のセンタージョイントとこれを用いた作業機械を提供する。
【解決手段】外部円筒体４２と内部回転体４３とで作動油の回転式継手を構成する。内部回転体４３の軸心部に燃料流路５３を設ける。内部回転体４３の下端の嵌合部４３ａと蓋体４５に設けた嵌合部５９とを回動可能に嵌合する。両嵌合部４３ａ、５９間に環状シール材６０を設ける。外部円筒体の下面に固定される蓋体４５に環状のドレン溝５６を設ける。ドレン溝５６に連通するドレン排出ポート６２を設ける。シール材６０が損傷して作動油の液漏れが生じても、ドレン溝５６からドレン排出ポート６２を経由して排出され、燃料に作動油が混入することはない。
【選択図】図３

Description

本発明は、作業機械の旋回装置に作動油用回転継手として設けるセンタージョイントと、このセンタージョイントを備えた作業機械に係り、特にポスト等の支持体に旋回装置を介して高所に上部旋回体を設置し、上部旋回体に燃料タンクを有する油圧パワーユニットを搭載し、旋回装置より下方に設けた燃料ポンプによりセンタージョイントを介して燃料タンクに燃料を供給する装置に関する。

作業機械においては、オペレータが高い位置から作業対象物を目視するため、下部走行体上にポストを設置し、ポストの頂部に旋回装置を介して上部旋回体を設置し、上部旋回体に例えば多関節フロント等を有する作業装置を取付けたものがある。上部旋回体には、燃料タンクを有する油圧パワーユニットを搭載する（例えば特許文献１参照）。

従来は、高所の上部旋回体に搭載した燃料タンクに燃料を補給するため、燃料を入れた容器を作業員が上部旋回体上に運び込んで燃料タンクに注入している。しかしながら、この燃料の補給作業には多大の労力が必要になる。

この労力を削減するため、従来より、下部走行体に補給用燃料を溜める下タンクと燃料ポンプとを設置し、燃料ポンプの作動により下タンクの燃料を供給用配管を介して上部旋回体上に燃料タンク（上タンク）に供給する燃料供給装置が設けられている。ここで、燃料ポンプにより上タンクに燃料を供給するための配管は、ポストに沿って配設された下部配管と、上部旋回体に配設された上部配管とにより構成され、これらの配管は旋回装置の近傍にて着脱可能な継手により結合される。そして作業機械の休機中に継手により下部配管と上部配管とを接続して燃料の補給を行ない、燃料の補給が終わる下部配管と上部配管との継手による結合を解く。

一方、従来の作業機械として、旋回装置に、異なる種類の流体を通すスイベルジョイントを備えたものが特許文献２に記載されている。この作業機械に備えたスイベルジョイントは、外筒に対して旋回可能に内筒を嵌合し、外筒の内壁に設けた環状溝と、この溝に連通するように外筒に設けた下部走行体側配管接続ポートと、内筒に前記溝に連通するように穿孔され、上部に上部旋回体側接続ポートを設けた孔とにより作動油の回転式継手を構成する。また、このスイベルジョイントは、内筒の内壁に軸心方向に溝を設け、この溝に水や空気等、作動油と異なる流体を流すパイプを設ける。また、内筒、外筒の下部にそれぞれ下部内筒、下部外筒を固定し、下部内筒内に、下部外筒に結合されるサブジョイント部材を設け、下部内筒とサブジョイント部材とで作動油と異なる流体連絡用の回転式継手を構成している。

特開２００４−１２３２６７号公報 特開２００１−２７３８３号公報

上述したような燃料配管の接続に着脱可能な継手を用いる従来の燃料供給装置においては、ポストに沿って設けた下部配管と、上部旋回体に設けた上部配管とを継手により結合したままの状態において、オペレータが誤って旋回装置を操作すると、上部旋回体が旋回し、燃料供給用の配管が旋回装置の部分で引っ張られ、この配管または配管の接続部が破損し、破損部分から燃料が漏れる虞がある。また、燃料の補給の度毎に配管の接続、分離を行なう必要があるので、面倒であるという問題点がある。

一方、前記特許文献２に記載のスイベルジョイントの内筒の内壁に取付けたパイプを含む流路を燃料供給のために使用したとすると、外筒と内筒との間のシール材が損傷した場合、下部外筒と下部内筒との間に作動油が流下し、さらにサブジョイント部材側に回り込んで燃料に作動油が混じるおそれがある。もし燃料に作動油が混じると、油圧パワーユニットの駆動源であるエンジンに悪影響を及ぼす虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、燃料供給に伴う下部配管と上部配管との接続、分離のための労力、並びに分離忘れによる配管等の破損の虞が無く、また、作動油が燃料に混入する虞も無い構成のセンタージョイントとこれを用いた作業機械を提供することを目的とする。

請求項１のセンタージョイントは、作業機械の旋回装置に取付けられるセンタージョイントにおいて、
外面に作動油配管接続ポートが設けられ、縦に設置される外部円筒体と、
前記外部円筒体内に複数の環状シール材を介して回転可能に嵌合され、内部に孔からなる作動油流路を有して前記外部円筒体と共に作動油の回転式継手を構成する内部回転体と、
前記外部円筒体の下面に固定される蓋体と、
前記内部回転体の軸心部に貫通して形成された孔からなり、上部に燃料配管が接続される接続ポートを有する燃料流路と、
前記蓋体の上面に設けられ、前記外部円筒体と前記内部回転体との間から流下するドレンを受ける環状のドレン溝と、
前記内部回転体の下部に設けられ、かつ前記燃料流路を有する嵌合部と、
前記蓋体の中心に設けられ、前記嵌合部を回転可能に雌雄嵌合する嵌合部と、
前記内部回転体側嵌合部と前記蓋体側嵌合部との間に設けられた環状シール材と、
前記内部回転体の燃料流路に連通するように前記蓋体に設けられ、燃料配管が接続される接続ポートと、
前記蓋体に前記ドレン溝に連通して設けられ、前記ドレン溝に溜まるドレンを排出するドレン排出ポートとを備えたことを特徴とする。

請求項２の作業機械は、
据付式または移動式支持体と、
前記支持体上に設置した旋回装置と、
前記旋回装置に設置した請求項１に記載のセンタージョイントと、
前記旋回装置上に設置した上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載した油圧パワーユニットと、
前記油圧パワーユニットに設けられ、原動機の燃料を溜める上タンクと、
前記支持体に設置した燃料補給用下タンクと、
前記センタージョイントの前記蓋体に設けた前記接続ポートと前記下タンクとを接続する下部配管と、
前記内部回転体に設けた前記接続ポートと前記上タンクとを接続する上部配管と、
前記支持体または前記下タンクに設置され、前記下タンク内の燃料を前記下部配管、前記センタージョイントおよび前記上部配管を介して前記上タンクに供給する燃料ポンプと、
前記センタージョイントのドレン排出ポートに接続されるドレン配管とを備えたことを特徴とする。

請求項３の作業機械は、請求項２に記載の作業機械において、
前記ドレン配管を通して排出されるドレンを溜めるドレンタンクを前記支持体に備えたことを特徴とする。

請求項１、２の発明によれば、このセンタージョイントを旋回装置に用いることにより、作業機械の支持体に設ける燃料供給用下部配管と、上部旋回体に配設する上部配管とをセンタージョイントを介して常時接続状態にしておくことができる。このため、燃料の補給の度毎に下部配管と上部配管との接続、分離を行なう必要がなく、省力化が図れる。また、下部配管と上部配管とを着脱式継手を介して接続したままで誤って上部旋回体を旋回させることによる配管や配管接続部の破損事故の発生を無くすことができる。

また、外部円筒体と内部回転体との間の環状シール材が損傷して作動油の液漏れ（ドレン）が生じたとしても、この漏れたドレンは蓋体の上面に設けたドレン溝の流れ込み、ドレン排出ポートから排出されるため、燃料にドレンが混じることがなく、作動油混入によるエンジンへの悪影響を防止することができる。また、蓋体と内部回転体との相互の嵌合部間のシール材が損傷しても、そのシール材の部分から漏れた燃料はドレン溝から外部に排出されるので、燃料が作動油に混ざることもない。

請求項３の発明によれば、支持体にドレンタンクを備えたので、ドレンによる作業機械の作業環境の汚染や引火の危険を防止することができる。また、ドレンタンクに溜まる量が分かる構造とすることにより、センタージョイント内のシール材の損傷を知ることができ、修理によりシール材が損傷したままで放置される不具合を解消することができる。

本発明を適用する作業機械の一例を示す側面図である。 図１の作業機における燃料供給経路の一例を示す側面図である。 本発明のセンタージョイントの一実施の形態を示す縦断面図である。 図３のセンタージョイントの底面図である。

図１は本発明を適用する作業機械の一例を示す。この実施の形態の作業機械は、支持体として、下部走行体１と、この下部走行体１上に設置した円筒形のポスト２とを備える。このポスト２の上端部に旋回装置３を介して上部旋回体４を設置し、上部旋回体４上に油圧パワーユニット５、運転室６、カウンタウエイト７等を搭載する。この実施の形態の下部走行体１は履帯式走行体を示しているが、ホイール式に構成してもよい。また、本発明の作業機械は、支持体としてポスト２の代わりに門型の支持体を用いたものや、走行式ではなく、据付式のものにも適用可能である。

１３は上部旋回体４の下面より保守員が上部旋回体４上の機器を目視して点検するためにポスト２に設けた点検用足場、１４はこの点検用足場１３に昇降するために足場１３に取付けられた梯子、１６は上部旋回体４の周囲に設置された足場、１７は点検用足場１３と上部旋回体４との間で昇降するために上部旋回体４に取付けた梯子、１８は上部旋回体４から運転室６の片側より昇降するために設けた足場、１９は上部旋回体４の油圧パワーユニット５の建屋上に設置した足場である。なお、運転室６は不図示のリンク機構を介して前方、上方、斜め上方に変位可能に構成されるが図示および詳細な説明を省略する。

この実施の形態の作業装置２０は、上部旋回体４にブームシリンダ２１により俯仰可能に取付けられたブーム２２と、アームシリンダ２３によりブーム２２の先端に回動可能に取付けられたアーム２４と、アーム２４の先端に作業具シリンダ２５により回動可能に取付けられた作業具２６とを備える。この実施の形態においては、作業具２６として電磁石を内蔵したリフティングマグネットを示しているが、この代わりにバックホウバケット、クラムシェルバケット、ホークバケット等、作業目的に応じた各種の作業具が用いられる。また、作業装置２０としては、図示例より関節数の多いものを採用したり、伸縮アーム等を追加する場合もある。

図２は燃料の補給経路の一例を示す。３１は補給用燃料を溜めるために下部走行体１に設置した下タンク、３２は油圧パワーユニット５のエンジンに供給する燃料を溜めるために上部旋回体４に搭載した上タンクである。なお、下タンク３１はポスト２に取付けてもよい。３４は下タンク３１の燃料を上タンク３２に供給するための燃料ポンプである。図示の例では燃料ポンプ３４は下タンク３１に設けているが、これは下部走行体１あるいはポスト２に設けてもよい。３６は旋回装置３の中心に設けたセンタージョイント、３５は燃料ポンプ３４からセンタージョイント３６に亘ってポスト２に沿って設けた下部配管である。

センタージョイント３６は一般的には作動油連絡用の回転式継手として備える。本発明はこのセンタージョイント３６を燃料補給経路として用いるものである。したがって、下部配管３５はセンタージョイント３６に接続される。３７は旋回装置３から上タンク３２に亘って上部旋回体４に沿って設けた上部配管である。上部配管３７もセンタージョイント３６に接続される。３９はセンタージョイント３６で生じたドレンをセンタージョイント３６から排出するドレン配管、４０はこのドレン配管３９を通して流下するドレンを溜めるドレンタンクであり、このドレンタンク４０は下部走行体１に設置されている。このドレンタンク４０はポスト２に設けてもよい。

図３は本発明によるセンタージョイント３６の一実施の形態を示す断面図、図４はその底面図である。このセンタージョイント３６は、縦に設置される外部円筒体４２と、内部回転体４３と、外部円筒体４２にボルト４４により固定される蓋体４５とを備える。外部円筒体４２と内部回転体４３は作動油の回転式継手を構成するものである。外部円筒体４２はフランジ４２ａに設けたボルト挿通孔４２ｂに挿通するボルト（図示せず）により、旋回装置３における非旋回側に固定し、内部回転体４３は上部旋回体４に固定する。

４６は左右の走行モータに接続される駆動用作動油配管（図示せず）を接続するために外部円筒体４２に設けた接続ポートである。この接続ポート４６は、１台の走行モータにそれぞれ２つずつ、合計４つの接続ポートを設ける。４７は外部円筒体４２の内周面に設けた環状溝であり、前記４つの接続ポート４６にそれぞれ対応して４つの環状溝を形成し、各環状溝４７はそれぞれ対応する接続ポート４６に連通する。４８は各環状溝４７同士の油路としての連絡を防ぐために外部円筒体４２と内部回転体４３との間に設けた環状シール材である。

５０は内部回転体４３に環状溝４７にそれぞれ対応して設けた孔からなる作動油流路である。各作動油流路５０の上端にはコントロール弁（図示せず）に一端が接続される作動油配管（図示せず）の他端を接続する接続ポート５１を設ける。また、各作動油流路５０の開口部５０ａは、対応する環状溝４７に対面する位置に設ける。したがって内部回転体４３に設ける個々の接続ポート５１は、対応する個々の作動油流路５０、開口部５０ａ、環状溝４７を通して接続ポート４６に連通し、作動油の回転式継手を構成する。

内部回転体４３の下端部には蓋体４５に設ける後述の嵌合部５９に嵌合する嵌合部４３ａを有する。この内部回転体４３の軸心部には孔からなる燃料流路５３を貫通して設ける。この燃料流路５３の上端には、前述した上部配管３７を接続する接続ポート５４を設ける。

蓋体４５の上面には、外部円筒体４２と内部回転体４３の間から作動油がシール材６０の損傷等によりドレンとして下方に漏れた場合に、このドレンを受ける環状のドレン溝５６を設ける。５７は外部円筒体４２に対する内部回転体４３の上下動を防止するためのリングである。このリング５７は内部回転体４３の下部の外周の溝４３ｂに相対回動可能に嵌合し、外部円筒体４２と蓋体４５との間で挟持する。このリング５７にはドレンをドレン溝５６に流下させる孔５７ａを設ける。６３は外部円筒体４２と蓋体４５との間で挟持された環状シール材であり、作動油が外部に漏れることを防ぐものである。

蓋体４５の中央部には前記内部回転体４３の下端の嵌合部４３ａを回動可能に嵌合する嵌合部５９を設ける。この実施の形態の内部回転体４３に設ける嵌合部４３ａは内部回転体４３を小径とした雄型嵌合部である。また、蓋体４５に設ける嵌合部５９は、蓋体４５の中央の円形凸部４８の中心に形成した円形凹部からなる雌型としている。この反対に、内部回転体４３に設ける嵌合部を雌型とし、蓋体４５に設ける嵌合部を雄型としてもよい。

蓋体４５に設ける嵌合部５９と内部回転体４３に設ける嵌合部４３ａとの間には両者の隙間からの燃料の漏れを防止する環状シール材６０を設ける。蓋体４５の中央部には、前記下部配管３５を接続する接続ポート６１を設ける。この接続ポート６１は嵌合部５９に連通する。また、蓋体４５のドレン溝５６の下部に、ドレン溝５６に連通する接続ポート６２を設ける。このドレン排出ポート６２にドレン配管３９を接続する。

この実施の形態に示すように、下部配管３５と上部配管３７との間をセンタージョイント３６の内部回転体４３に設けた燃料流路５３を通して連絡する構成としたので、下部配管３５と、上部旋回体４に配設する上部配管３７とをセンタージョイント３６を介して常時接続状態にしておくことができる。このため、燃料の補給の度毎に下部配管３５と上部配管３７との接続、分離を行なう必要がなく、省力化が図れる。また、下部配管３５と上部配管３７とを着脱式継手を介して接続したままで誤って上部旋回体を旋回させることによる配管や配管接続部の破損事故の発生を無くすことができる。

また、外部円筒体４２と内部回転体４３との間の環状のシール材４８が損傷してドレンが生じたとしても、この漏れたドレンは蓋体４５の上面に設けたドレン溝５６の流れ込み、ドレン排出ポート６２から排出されるため、蓋体４５の中央に設けた円形凹部５９を介して内部回転体４３の燃料流路５３を流れる燃料に作動油からなるドレンが混じることがなく、作動油混入によるエンジンへの悪影響を防止することができる。

また、蓋体４５と内部回転体４３との相互の嵌合部４３ａ，５９間のシール材６０が損傷しても、そのシール材６０の部分から漏れた燃料は蓋体４５の中央の嵌合部５９を形成した凸部５８を超えてドレン溝５６から外部に排出されるので、燃料が作動油に混ざることもない。

また、ドレン配管３９を通して流下するドレンを溜めるドレンタンク４９を備えたので、ドレンによる作業機械の作業環境の汚染を防止することができる。また、仮にシール材６０が損傷し、ドレンに燃料が混じっても、ドレンタンク４９に封じ込まれるため、引火の危険を防止することができる。また、ドレンタンク４９に溜まる量が分かる構造とすれば、センタージョイント３６内のシール材４８の損傷を知ることができる。このため、シール材４８の損傷を知った後にシール材４８を修理することにより、シール材４８が損傷したままで放置される不具合を解消することができる。

本発明は、センタージョイントが、作動油の連絡のみならず、パイロット圧油の連絡、あるいは例えば電気回路の連絡にも用いられる場合にも適用することができる。

１：下部走行体、２：ポスト、３：旋回装置、４：上部旋回体、５：油圧パワーユニット、６：運転室６、７：カウンタウエイト、２０：作業装置、２１：ブームシリンダ、２２：ブーム、２３：アームシリンダ、２４：アーム、２５：作業具シリンダ、２６：作業具、３１：下タンク、３２：上タンク、３４：燃料ポンプ、３５：下部配管、３６：センタージョイント、３７：上部配管、３９：ドレン配管、４０：ドレンタンク、４２：外部円筒体、４３：内部回転体、４３ａ：嵌合部、４４：ボルト、４５：蓋体、４６：接続ポート、４７：環状溝、４８：環状シール材、５０：作動油流路、５０ａ：開口部、５１：接続ポート、５３：燃料流路、５４：接続ポート、５６：ドレン溝、５８：凸部、５９：嵌合部、６０：環状シール材、６１：接続ポート、６２：ドレン排出ポート

Claims (3)

1. 作業機械の旋回装置に取付けられるセンタージョイントにおいて、
   外面に作動油配管接続ポートが設けられ、縦に設置される外部円筒体と、
   前記外部円筒体内に複数の環状シール材を介して回転可能に嵌合され、内部に孔からなる作動油流路を有して前記外部円筒体と共に作動油の回転式継手を構成する内部回転体と、
   前記外部円筒体の下面に固定される蓋体と、
   前記内部回転体の軸心部に貫通して形成された孔からなり、上部に燃料配管が接続される接続ポートを有する燃料流路と、
   前記蓋体の上面に設けられ、前記外部円筒体と前記内部回転体との間から流下するドレンを受ける環状のドレン溝と、
   前記内部回転体の下部に設けられ、かつ前記燃料流路を有する嵌合部と、
   前記蓋体の中心に設けられ、前記嵌合部を回転可能に雌雄嵌合する嵌合部と、
   前記内部回転体側嵌合部と前記蓋体側嵌合部との間に設けられた環状シール材と、
   前記内部回転体の燃料流路に連通するように前記蓋体に設けられ、燃料配管が接続される接続ポートと、
   前記蓋体に前記ドレン溝に連通して設けられ、前記ドレン溝に溜まるドレンを排出するドレン排出ポートとを備えたことを特徴とするセンタージョイント。
2. 据付式または移動式支持体と、
   前記支持体上に設置した旋回装置と、
   前記旋回装置に設置した請求項１に記載のセンタージョイントと、
   前記旋回装置上に設置した上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載した油圧パワーユニットと、
   前記油圧パワーユニットに設けられ、原動機の燃料を溜める上タンクと、
   前記支持体に設置した燃料補給用下タンクと、
   前記センタージョイントの前記蓋体に設けた前記接続ポートと前記下タンクとを接続する下部配管と、
   前記内部回転体に設けた前記接続ポートと前記上タンクとを接続する上部配管と、
   前記支持体または前記下タンクに設置され、前記下タンク内の燃料を前記下部配管、前記センタージョイントおよび前記上部配管を介して前記上タンクに供給する燃料ポンプと、
   前記センタージョイントのドレン排出ポートに接続されるドレン配管とを備えたことを特徴とする作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記ドレン配管を通して排出されるドレンを溜めるドレンタンクを前記支持体に備えたことを特徴とする作業機械。

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